(57)【要約】周波数の利用効率が高く、透過域の波長特性が平坦であり、コストが低く、小型でかつ波長及び帯域が可変である合分波器を実現するために、合分波器は、入力された光を複数に分岐して出力する第１の光分岐手段と、第１の光分岐手段から出力された光を、所定の周波数帯域毎に分離して出力する複数の光波長分離手段と、光波長分離手段からの出力のうち、周波数帯域が互いに異なる出力を合流させて出力する光結合手段と、を備える。
2011162269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光を複数に分岐して出力する第１の光分岐手段と、
前記第１の光分岐手段から出力された光を、所定の周波数帯域毎に分離して出力する複数の光波長分離手段と、
前記光波長分離手段からの出力のうち、前記周波数帯域が互いに異なる出力を合流させて出力する光結合手段と、
を備えた合分波器。
【請求項２】
前記光結合手段のいずれかの出力において、前記所定の周波数帯域の少なくとも２つが接して配置されるように前記光波長分離手段と前記光結合手段が接続された、請求項１に記載された合分波器。
【請求項３】
前記周波数帯域の中心周波数は所定の周波数間隔で配置され、
前記複数の光波長分離手段の前記中心周波数は各々相異なる、
請求項１又は２に記載された合分波器。
【請求項４】
前記複数の光波長分離手段の、各々の前記周波数帯域幅、及び、各々の前記中心周波数の間隔はそれぞれ同一であり、
前記中心周波数の間隔を前記周波数帯域の幅で除した値の数量の前記光波長分離手段を備える、請求項３に記載された合分波器。
【請求項５】
前記光波長分離手段と前記光結合手段との間に配された、光の位相を調整する位相調整手段と、
前記光結合手段から出力される光をモニタして所定のモニタ情報を出力する第１のモニタ手段と、をさらに備え、
前記位相調整手段は、前記モニタ情報に基づいて前記光の位相を制御する、請求項１乃至４のいずれかに記載された合分波器。
【請求項６】
前記モニタ情報は前記光結合手段から出力される光の強度である、請求項５に記載された合分波器。
【請求項７】
前記合分波器に入力される信号はデジタル信号であり、
前記モニタ情報は前記光結合手段から出力される前記デジタル信号の誤り率である、請求項５に記載された合分波器。
【請求項８】
前記光波長分離手段と前記光結合手段との間に第２の光分岐手段を備え、
前記第２の光分岐手段は、前記光波長分離手段から入力された光を分岐して光結合手段に接続する、請求項１乃至７のいずれかに記載された合分波器。
【請求項９】
前記光波長分離手段と前記光結合手段との間に配された光減衰手段と、前記光結合手段へ入力される光の光レベルを出力する第２のモニタ手段と、を備え、
前記光減衰手段の減衰量は前記光レベルに基づいて制御される、
請求項８に記載された合分波器。
【請求項１０】
前記光波長分離手段は、入力ポートから入力された光を前記所定の周波数帯域毎に出力するＡＷＧ（ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇ）で構成される、請求項１乃至９のいずれかに記載された合分波器。
【請求項１１】
複数の前記第１の光分岐手段を備え、
前記ＡＷＧは、複数の入力ポートから入力された光を入力ポートに対応する出力ポートへ前記所定の周波数帯域毎に出力するサイクリックＡＷＧであり、
前記第１の光分岐手段の出力は、各々異なる前記サイクリックＡＷＧへ入力される、請求項１０に記載された合分波器。
【請求項１２】
前記光結合手段は、光マトリクススイッチで構成される、請求項１乃至１１のいずれかに記載された合分波器。
【請求項１３】
前記光分岐手段、前記光波長分離手段、前記光結合手段及びこれらを接続する光導波路が１つの基板上に集積された導波路型デバイスで構成される、請求項１乃至１２のいずれかに記載された合分波器。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載された合分波器を備え、第１のノードから入力された光を前記合分波器に入力し、前記合分波器から出力された光を第２のノードに出力する、光ネットワークノード。
【請求項１５】
入力された光を複数に分岐して出力し、
前記分岐して出力された光を所定の周波数帯域毎に分離して出力し、
前記分離して出力された出力のうち、前記周波数帯域が互いに異なる出力を合流して出力する、合分波方法。
【請求項１６】
波長の異なる複数の光を周波数帯域毎に多重して出力する光結合手段と、
前記光結合手段から出力される光をさらに多重する光波長多重手段と、
前記波長多重手段の出力を合流させる光分岐手段と、
を備える光合分波器。
【請求項１７】
波長の異なる複数の光を周波数帯域毎に多重し、
前記周波数帯域毎に多重された光をさらに多重し、
前記周波数帯域毎に多重された光をさらに多重した光を合流させる、
光合分波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重された光信号を合分波する合分波器及び合分波方法に関し、特に、合分波する波長と帯域とを設定可能な合分波器及び合分波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高精細動画の配信要求の高まりやテレビ電話に代表される双方向リアルタイム映像サービスの普及を受けて、将来の光通信ネットワークには１００Ｔｂｐｓ以上の高速化と大容量化とが望まれている。光通信ネットワークの高速化と大容量化とを実現するためには、時間軸における高速化及び周波数軸における広域化に加えて、周波数利用の高効率化が必要となる。例えば非特許文献１は、周波数の利用効率向上を目指した通信システムを提案している。この光通信システムでは、光通信システムの多重方式の最適化によって周波数利用効率を改善するとともに、透過周波数帯域が可変である合分波装置を使用し、前記の多重方式を最大限に利用する。その結果、非特許文献１に記載された光通信システムでは、更なる周波数の高効率利用が実現できる。
光通信システムで使用する周波数の高効率化のための多重方式に関して、特許文献１は、無線伝送に用いられている直交周波数分割多重方式と、コヒーレント通信方式との両方を組み合わせた方式を提案している。以下では、直交周波数分割多重方式をＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）と記載する。ＯＦＤＭは、光通信システムで主流のＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信システムと同様の、周波数（すなわち波長）分割多重方式の１つである。ＯＦＤＭは、データを送る複数のチャネルを互いに直交化させることで周波数上のオーバーラップを許容する。このため、ＯＦＤＭを採用することによって、光通信システムにおける周波数の利用効率を向上させることができる。
また、ＯＦＤＭ技術においては、複数の直交化されたチャネルを分離するために、コヒーレント通信技術が用いられる。コヒーレント通信技術で用いられるデジタルコヒーレント受信機は、局所光を用いて光の強度情報と位相情報とを取り出し、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたデジタル信号処理によってチャネル分離を行う。ここで、ＯＦＤＭにおけるチャネル分離の際には、各チャネルの損失が周波数に対して一定であることが望ましい。従って、ＯＦＤＭを採用した光通信システムの送信部と受信部との中間に配置される光部品には、ＯＦＤＭで使用されるそれぞれのチャネルにおける損失が一定であるとともに、チャネル内の損失の波長特性が平坦な透過特性が求められる。
使用周波数帯域を自由に選定することが可能であり、かつＯＦＤＭで使用する複数チャネルで損失が一定となる平坦な透過特性を実現するための技術を、以下に説明する。
非特許文献２は、ＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いた位相制御デバイスを開示している。非特許文献２に記載された位相制御デバイスは、コリメートレンズ、グレーティング、ＬＣＯＳを用いた空間光学系で構成される。グレーティングは異なる周波数の信号を空間上に分離し、ＬＣＯＳはその信号を液晶によって位相制御することにより光スイッチとして動作する。そして、非特許文献２に記載された位相制御デバイスは、光スイッチに用いる液晶素子を制御することで、帯域可変特性及び波長可変特性を実現している。
特許文献２は、波長と帯域幅とを独立して変化させる機能を備えた光可変フィルタの構成を開示している。特許文献２に記載された光可変フィルタは、グレーティングや反射鏡からなる空間光学系のデバイスを備える。そして、特許文献２に記載された光可変フィルタは、ステッピングモータなどの機械的な機構を用いて、反射鏡をそれぞれ機械的に微小位置制御することによって、波長と帯域を可変制御する。
特許文献２に記載された光可変フィルタは、ＬＣＯＳを用いた位相制御デバイスと比較して、波長と帯域との可変範囲を大きく取ることができるとともに、安価に作製できる利点がある。このような光可変フィルタを、光分岐部である１×ｎのカップラーと組み合わせることで帯域特性及び波長特性が可変な１×ｎの合分波器が実現できる。
特許文献３は、ＡＷＧ（ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇ）とインターリーバとを組み合わせた、波長多重分離フィルタの構成を記載している。特許文献３に記載された波長多重分離フィルタは、ＡＷＧを波長合分波器として用い、波長分離された光を複数重ね合わせることで波長多重分離フィルタを実現している。
さらに、特許文献４は、周波数分波器と光スイッチとを組み合わせた高周波発生器の構成を記載している。そして、特許文献５は、光波長多重装置において、分波された光をスターカプラで合波する構成を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０９５０１９号公報（図２）
【特許文献２】特開２００８−２０３５０８号公報（図２）
【特許文献３】特開２００９−２１０８４１号公報（図４）
【特許文献４】特開２００９−００４８５８号公報（図１）
【特許文献５】特開平０９−２３３０５２号公報（図１１）
【特許文献６】特開２００２−３６８６９９号公報（段落［００１１］〜［００１３］）
【特許文献７】再公表特許ＷＯ２００６／００８８７３号公報（段落［００９５］、［００９６］、図９）
【特許文献８】特開２００４−２１２８２９号公報（図２）
【特許文献９】特開２００９−２１０７８８号公報（図５）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  ｓｃａｌａｂｌｅ  ｅｌａｓｔｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｔｈ  ｎｅｔｗｏｒｋ：ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ａｎｄ  ｅｎａｂｌｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ、ｖｏｌ．４７、ｐｐ．６６−７３、２００９年１１月（米国）
【非特許文献２】「Ｈｉｇｈｌｙ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｗｉｔｃｈ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ」、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００６  ａｎｄ  ｔｈｅ  ２００６  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＯＦＣ  ２００６、ＯＴｕＦ２、２００６年３月（米国）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献２に記載された、ＬＣＯＳを用いた位相制御デバイスには、波長を空間的に分離しているために小型化が困難であるという課題がある。また、ＬＣＯＳの屈折率は液晶の配向特性の揺らぎに強く影響される。このため、ＬＣＯＳの光学特性は温度変化に敏感である。その結果、選択する波長を安定して制御するためにはＬＣＯＳの周囲温度の変化を補償するための複雑な制御回路が必要となるという課題もある。さらに、ＬＣＯＳには、ＬＣＯＳを制御する交流電圧の揺らぎやノイズにより、制御される光信号に予測不能な位相揺らぎが発生するという課題もある。
加えて、ＬＣＯＳを用いた位相制御デバイスには、コストが高いという課題もある。その理由は、グレーティングやＬＣＯＳという高精度な光学部品を必要とするからである。また、他の理由は、それらの部品を高精度に実装して複雑な制御を行うことが必要であるからである。
さらに、ＬＣＯＳを用いた位相制御デバイスには、寸法が大きいという課題もある。その理由は、グレーティングやＬＣＯＳといった比較的大型の部品を使用する必要があるからである。また、さらに他の理由は、波長分解能を高めて対応ポート数を増やすためには、モジュール内の光路長を長く取る必要があるからである。
一方、１×ｎのカップラーと、特許文献２に記載されたｎ個の光可変フィルタとを組み合わせた構成においても、以下の課題がある。
カップラーと光可変フィルタとを組み合わせた構成には、ＬＣＯＳを用いた位相制御デバイスと同様に、波長を空間的に分離しているために小型化が困難であるという課題がある。また、カップラーと光可変フィルタとを組み合わせた構成には、出力ポート数ｎの増大時に損失が大きいという課題もある。１×４０のカップラーの場合、カップラーだけで約１６ｄＢの損失が生じる。光可変フィルタの損失を加味するとカップラーと光可変フィルタとの合計損失は約２０ｄＢにまで達する。
また、カップラーと光可変フィルタとを組み合わせた構成のさらなる課題は、動作速度が遅いということである。通信システムでは、故障時の経路切り替え時間は短いほど好ましく、例えば１００ｍｓｅｃ以下が望ましい。しかし、機械的な光可変フィルタの切り替え時間はそれよりも長く、一般にその切り替え時間は秒のオーダーである。これは、機械的な光可変フィルタでは、各部品の位置を機械的に高精度に制御する必要があるために、高速な動作が困難であるからである。
特許文献３に記載された波長多重分離フィルタには、フィルタ特性を可変とすることができないという課題がある。これは、特許文献３に記載された波長多重分離フィルタの帯域特性はＡＷＧ及びインターリーバの特性で固定されているためである。
また、特許文献３に記載されたＡＷＧと光インターリーバとを用いた波長多重分離フィルタには、クロストークが発生するため平坦な波長特性が得られないという課題がある。ＡＷＧの製造時の寸法誤差や光導波路媒質の波長依存性のため、ＡＷＧの出口側ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）において光の干渉が不十分となる場合がある。そして、その結果、出力ポートに設計外の波長の光が漏れることがある。これをクロストークと呼ぶ。このため、クロストークの低減を図るために、ＡＷＧの出口側ＭＭＩの出力ポートを空間的に分離し非透過の波長帯（ガード帯域）を設けることが行われている。しかしながら、非透過の波長帯が存在することによって、ＡＷＧの各出力導波路からの透過スペクトルを重ね合わせると、隣接する透過ピーク波長の間で大きな損失変動が発生する。図９はＡＷＧの３つの隣接する出射光の各スペクトル例を示す図である。また、図１０はＡＷＧの３つの出射ポートを３×１カプラで結合したときのスペクトルを示す図である。図１０から明らかなように、ＡＷＧの損失が、波長により大きく変動している。すなわち、特許文献３に示された光の重ねあわせでは、ガード帯域の存在により十分な平坦特性が実現できない。
ＡＷＧにガード帯域を設けると、ガード帯域に相当する波長は通信に使用できない。このため、特許文献３に記載された波長多重分離フィルタには、ガード帯域の存在によって使用できる周波数が制限されてしまう。このため、特許文献３に記載された波長多重分離フィルタには、ＯＦＤＭ技術を用いても、周波数効率が低下することがあるという課題もある。
このように、非特許文献１、２及び特許文献２、３に記載された技術には、周波数の利用効率が高く、透過域の波長特性が平坦であり、コストが低く、小型でかつ波長及び帯域が可変である合分波器を実現することができないという課題があった。
また、特許文献４に記載された高周波発生装置は、入力された高調波から２波のみを選んで合波させる構成に係るものである。さらに、特許文献５は、分波された光をスターカプラで合波する構成に係るものである。そして、特許文献４及び特許文献５に記載された技術は、いずれも非特許文献１、２及び特許文献２、３に記載された合分波器やフィルタに関する上述の課題を解決するための構成を開示しているものではない。また、特許文献４及び特許文献５に記載された技術を、特許文献１〜３及び非特許文献１、２と組み合わせても、上述の課題を全て解決する合分波器を構成することはできない。
本発明の目的は、周波数の利用効率が高く、透過域の波長特性が平坦であり、コストが低く、小型でかつ波長及び帯域が可変である合分波器を実現するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の合分波器は、入力された光を複数に分岐して出力する第１の光分岐手段と、第１の光分岐手段から出力された光を、所定の周波数帯域毎に分離して出力する複数の光波長分離手段と、光波長分離手段からの出力のうち、周波数帯域が互いに異なる出力を合流させて出力する光結合手段と、を備える。
また、本発明の合分波方法は、入力された光を複数に分岐して出力し、分岐して出力された光を所定の周波数帯域毎に分離して出力し、分離して出力された出力のうち、周波数帯域が互いに異なる出力を合流して出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、透過波長及び透過帯域幅が可変で、透過域の波長特性が平坦であり、かつ周波数の利用効率を高めることが可能な合分波器を小型かつ低価格で実現可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の合分波器の第１の実施形態を示す図である。
【図２】第１の実施形態における、光波長分離部の出力側ポートと対応する周波数との関係を示す図である。
【図３】光波長分離部単体での透過特性の例を示す図である。
【図４】出力ポート１４０３を通る波長選択フィルタ特性の例を示す図である。
【図５】本発明の合分波器の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図６】出力ポート５４０４と出力ポート５４０５を通る経路の透過特性６６０４，６６０５を示す図である。
【図７】本発明の合分波器の第３の実施形態の構成を示す図である。
【図８】本発明の合分波器の第４の実施形態の構成を示す図である。
【図９】ＡＷＧの３つの隣接する出射光の各スペクトル例を示す図である。
【図１０】ＡＷＧの３つの出射ポートを３×１カプラで結合したときのスペクトルを示す図である。
【図１１】第１の実施形態で説明した合分波器を用いた光ネットワークノードの構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態で説明した合分波器を用いた光ネットワークノードの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の合分波器の第１の実施形態を示す図である。
図１において、光分岐部１１００は、１×２のＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成された光スプリッタである。そして、光波長分離部１２００の個数ｐは２個であり、それぞれは、ＰＬＣベースの１００ＧＨｚ間隔４０ｃｈの分離が可能な１×４０のＡＷＧである。光波長分離部１２０１は、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｔｏｒ）グリッドに適合したチャネルを選択して分離できる素子である。また、光波長分離部１２０２の透過中心波長は、光波長分離部１２０１のそれに対して半周期ずれている。すなわち光波長分離部１２０１の透過中心周波数と光波長分離部１２０２の透過中心周波数とは、互いに５０ＧＨｚずれている。光結合部１３００は、ＰＬＣベースの５×１の光カプラである。
図１の構成は、高価なＡＷＧを２個のみ用いることで低コスト化を実現している。また、複数の光波長分離部１２００の周期を固定し、かつ一致させることで、以下の２つの利点がある。
第１の利点は、低コスト化が可能なことである。その理由は、周期を一致させることで光波長分離部１２０１及び１２０２の設計が共通化でき、その結果互いに類似した構造で光波長分離部１２０１及び１２０２を作製できるからである。
第２の利点は、合分波器の広帯域化に有利なことである。たとえば通過帯域が４０ｎｍ以上の広帯域で波長分波特性を実現するためには、光波長分離部のフィルタは、高い精度で波長特性において周期を一致させる必要がある。設計を共通化したＡＷＧを使用することで、波長特性の周期を一致させることが容易になる。
図１において、光分岐部１１００と光波長分離部１２００、そして、光結合部１３００とは光ファイバを用いて接続されている。光波長分離部１２００と光結合部１３００との間の光ファイバは、光波長分離部１２０１、１２０２において選択される波長が互いに隣接するように接続されている。
以上、図１に示した合分波器の構成を詳細に説明した。なお、図中の各構成部品の構成及び動作は、当業者にとってよく知られている。従って、各構成部品の詳細な説明は省略する。
光波長分離部１２００のチャネル間隔、チャネル数は使用される光通信システムに依存する。従って、光波長分離部１２００のチャネル間隔やチャネル数は、必要に応じて変更されてもよい。例えば、チャネル間隔は２５ＧＨｚ、５０ＧＨｚ、２００ＧＨｚ等のいずれかとしても良い。また、チャネル数も１０チャネル、２０チャネル、８０チャネルといったように、使用される光通信システムの仕様に応じて選択すればよい。
また、光結合部１２００の結合数も、使用される光通信システムで必要とされる波長帯域幅に応じて選択すればよい。
さらに、各構成部はＰＬＣを基本構造としたデバイスを用いているとしたが、各デバイスは、ＰＬＣ以外の構造のものでもよい。例えば、材料として化合物半導体やシリコン、ポリマーなどを使用してもよい。
［動作の説明］
次に第１の実施形態の合分波器の帯域可変動作及び波長可変動作を説明する。
図１に示す第１の実施形態の合分波器１０は、光結合部１３００と接続される光波長分離部１２００の出力側ポートを選択することで、帯域及び波長特性を可変とすることができる。以下に具体的に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態における、光波長分離部１２００の出力側ポートと対応する周波数との関係を示す図である。図２に示すように、光波長分離部１２０１の出力ポートは、その波長選択特性において低エネルギー側（長波長側）からポート１−１（図２の２１０１）、ポート１−２（２１０２）、・・・とラベル付けされている。一方、光波長分離部１２０２の出力ポートも、同様に低エネルギー側からポート２−１（２２０１）、ポート２−２（２２０２）、・・・とラベル付けされている。そして、ポート１−１、ポート１−２、・・・で選択される周波数をそれぞれｆ１、ｆ２、・・・とする。
図１に示す合分波器１０の出力ポート１４０３において図２のｆ５の光が出力されるようにする場合には、まず光結合部１３０３の入力ポートの１つと光波長分離部１２０１のポート１−５（２１０５）とを接続する。上述のように、ポート１−５からは、周波数ｆ５の光が出力される。さらに、出力ポート１４０３の透過帯域をｆ５の前後の周波数へ広げる場合には、必要とされる帯域に応じて光波長分離部１２０１と１２０２とからｆ５に隣接する中心波長のポートを接続していく。例えば、１００ＧＨｚの透過帯域が必要な場合、光波長分離部１２０２のポート２−４（２２０４）とポート２−５（２２０５）とを、光結合部１３０３の残りのポートと接続する。これにより、ｆ５を中心として前後でそれぞれ少なくとも５０ＧＨｚの透過帯域が得られる。
２００ＧＨｚまで透過帯域を広げたい場合には、さらに光波長分離部１２０１のポート１−４（２１０４）とポート１−６（２１０６）とを光結合部１３０３の残りのポートに追加で接続すればよい。図３は、光波長分離部単体での透過特性の例を示す図である。図３では、例として、光波長分離部単体でのポート１−４〜ポート１−６、ポート２−４及びポート２−５の単光路での波長選択フィルタ特性を、それぞれ３１０４〜３１０６、３２０４及び３２０５として示している。図４は、出力ポート１４０３を通る合分波器の波長特性の例を４６０５として示す図である。図４は、光結合部１３０３の入力に、図３で示された光波長分離部のポートが接続された場合の、合分波器の波長特性を示している。このように第１の実施形態の合分波器は、光結合部１３０３に接続される光波長分離部のポートを適宜選択することにより、帯域可変特性と波長可変特性とを実現できる。
さらに、合分波器１０は、光波長分離部１２００の出力側のポート数に応じて複数の出力ポートを設定することができる。このため、合分波器１０は、１０ポート以上の出力を備えた合分波器を容易に実現することが可能となる。例えば、第１の実施形態の合分波器は、ＩＴＵ−Ｔで規格化されているＣ帯、Ｌ帯のチャネルすべてをカバーするように、４０ポートあるいは８０ポート以上の出力を備えた構成も可能である。
また、合分波器１０の構成では、挿入損失も低く抑えられる。例えば、１×４０のカップラーと、４０個の１×１の機械式帯域及び波長可変フィルタとを組み合わせた４０ポート対応の合分波器の挿入損失は、前述したように約２０ｄＢである。それに対し、本実施形態の構成では４０ポート以上においても、図４に示すように損失は１４ｄＢ程度と小さい。この１４ｄＢの損失の内訳は、光分岐部１１００が約３ｄＢ、光波長分離部が約３ｄＢ、光結合部１３００が約７ｄＢである。
なお、図１には記載されていないが、光波長分離部１２００と光結合部１３００との間に位相調整器を配置してもよい。位相調整器を使用することにより、各光結合部１３００に入射する光の位相を最適値に設定し、各光路での干渉を抑えることが可能となる。各光路での干渉を抑えられることにより、フィルタ特性が、より平坦かつ低損失となる。これは、光結合部から出力される光の透過特性は、各光路の透過特性を重ね合わせた形となるためである。位相調整器を配置した構成については、第４の実施形態で詳しく説明する。
また、合分波器１０では、光波長分離部１２００と光結合部１３００との間を光ファイバで接続し、手動で光ファイバを繋ぎ換えることで光路を切り替えるように構成した。しかし、光波長分離部１２００と光結合部１３００との間の接続の切り替えは、光スイッチを用いて行うことも可能である。
また、合分波器１０の光の入射は入力ポート１０００の側からだけでなく出力ポート１４００の側からも可能である。合分波器１０は、光が入力ポート１０００から入射する場合は分波器として、光が出力ポート１４００から入射する場合は合波器として動作する。
以上説明したように、第１の実施形態で説明した合分波器１０は、透過波長及び透過帯域幅が可変で、透過域の波長特性が平坦であり、かつ周波数の利用効率を高めることが可能である。そして、第１の実施形態で説明した合分波器は、ＬＣＯＳやグレーティング、あるいはファイバコリメータ等を用いずに構成されている。このため、小型かつ低価格な合分波器が実現されている。
さらに、第１の実施形態で説明した合分波器１０では、透過波長帯の周期を一定とし、かつ、それぞれの透過波長帯のピーク波長を周期のｐ分の１だけずらすように各光波長分離部の特性が設定されている。そして、図３及び図４で説明したように、２個の光波長分離部の出力を、透過帯域が連続するように同一の光結合部に入力することで、第１の実施形態で説明した合分波器において、各出力ポートにおいて平坦性の高い波長特性が実現できる。
また、第１の実施形態で説明した合分波器１０は、さらに、位相調整部を実装することで、低損失かつ透過帯域の平坦化が可能である。
さらに、第１の実施形態で説明した合分波器１０は、合分波器を構成する機能部を、ＰＬＣ構造等を用いて集積化することで、デバイスの一層の小型化と低コスト化が実現できる。
第１の実施形態で説明した合分波器１０は、光ネットワークノードとして用いることができる。図１１は、第１の実施形態で説明した合分波器１０を用いた光ネットワークノード１１の構成を示す図である。図１１において、光ネットワークノード１１の入力を入力ポート１００１とし、光ネットワークノードの出力を出力ポート１４０１〜１４３２とする。入力ポート１００１は、光ファイバ通信路２１からの光信号を受信する。出力ポート１４０１〜１４３２には、光信号の送信先となる送受信器３００１〜３０３２が接続されている。上述のように、出力ポート１４０１〜１４３２には、それぞれの出力ポートの波長帯域に対応する光信号が出力される。従って、合分波器１０は、光ファイバ通信路２１から受信した光信号を、出力ポート１４０１〜１４３２の各波長帯域に対応させて分離して、それぞれ異なる他の送受信器３００１〜３０３２に向かって出力する。また、逆の動作である、送受信器３００１〜３０３２から光ファイバ通信路２１への信号の送出も可能である。これらの動作により、合分波器１０は光ネットワークノード１１として動作する。
光ネットワークノード１１が備える合分波器１０は、出力ポート１４００から入力ポート１０００の方向に光信号を伝搬させることも可能である。すなわち、送受信器３００１〜３０３２が送信した光信号を出力ポート１４０１〜１４３２から合分波器１０に入力してもよい。この場合、図１に示す合分波器１０が備える光結合部１３００は、出力ポート１４０１〜１４３２から入力された光を波長帯域毎に波長多重して光波長分離部１２００へ出力する。光波長分離部１２００は、光結合部１３００から出力された光をさらに波長多重して光分岐部１１０１へ出力する。光分岐部１１０１は、光波長分離部１２００から出力された光を合流して、入力ポート１００１から光ファイバ通信路２１へ出力する。
なお、第１の実施形態の効果を奏するための最小構成は、図１において出力ポートが１個のみの構成である。すなわち、図２〜図４を用いて説明したように、例えば光結合部１３０３の入力ポートに透過したい帯域の中心波長を出力する光波長分離部１２００のポートを接続する。そして、必要とされる帯域に応じて、光波長分離部１２０１と１２０２とから中心波長にｆ５に隣接する中心波長のポートを接続していく。これにより、所望の帯域を備えた合分波器が実現できる。なお、本実施形態の合分波器では、入力ポート及び出力ポートがいずれも１つのみの構成の場合も合分波器と呼ぶこととする。
また、１つの出力ポートに複数の透過波長帯が設定されてもよい。各波長帯の設定は、光合分波器１０の出力ポート１４０３に周波数ｆ５の光を出力するための前述した手順を、複数の波長で行うことで実現できる。すなわち、１つの出力ポートに複数の透過波長帯を設定する場合は、透過波長帯のそれぞれにおいて、光波長分離部１２０１と１２０２とから、互いに透過帯域が隣接する中心波長のポートを選択して接続する手順を実施すればよい。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の合分波器の基本的構成は第１の実施形態と同様である。しかし、第２の実施形態の合分波器は、帯域を可変するための構成についてさらに工夫することで、ガード帯域を無くすことを可能としている。図５は、本発明の合分波器の第２の実施形態の構成を示す図である。図５に示す合分波器５０は、図１に示した合分波器１０と比較して、光波長分離部５２００と光結合部５３００との間に光可変減衰器５５０１または１×２の光分岐部５５０２を配置している点で相違している。
図５に示す合分波器５０において、入力ポート５００１から入力された光は、光分岐部５１０１で２分割され、波長分離部５２０１及び５２０２に入力される。波長分離部５２０１及び５２０２の出力は、光結合部５３０４及び５３０５に接続される。
ここで、異なる２つの出力ポート５４０４と５４０５との波長特性の帯域内で共通に選択される光波長分離部５２００の透過帯域がある場合、光波長分離部５２００の当該帯域の出力ポート上に光分岐部５５０２が配置される。その結果、出力ポート５４０４と５４０５とで共通に選択される透過帯域（図５において光分岐部５５０２が接続されたポート）は、光波長分離部５２００から光結合部５３０４及び５３０５の双方へ接続されることが可能になる。
ここで、光分岐部５５０２が挿入された経路の損失は、光分岐部５５０２の損失だけ増加する。このため、光結合部５３０４及び５３０５に入力される光信号の強度が、光分岐部５５０２が挿入された経路を通過した光信号のみ低下してしまう。そこで、合分波器５０では、光結合部５３０４及び５３０５における光信号の強度差を補償するために、光分岐部５５０２が挿入されない経路には、光可変減衰器５５０１が配置される。そして、光可変減衰器５５０１の減衰量は光分岐部５５０２での損失に基づいて設定される。
そして、合分波器５０において、各経路に配置された受信部５６００は、光結合部５３００に入力される光信号のレベルをモニタする。そして、受信部５６００は、モニタした光信号のレベルを、制御線５７１０、５７２０を経由して光レベル情報として制御部５７００に通知する。制御部５７００は、受信部５６００から通知される光レベル情報に基づいて、光可変減衰器の減衰量を制御する信号を、制御線５７２０を経由して各光可変減衰器に送出する。ここで、制御部５７００は、各受信部５６００がモニタする光信号のレベルが等しくなるように光可変減衰器の減衰量を制御してもよい。しかし、光可変減衰器の減衰量を制御する手順はこれに限られない。
図６は、出力ポート５４０４と出力ポート５４０５を通る経路の透過特性６６０４及び６６０５を示す図である。２つの出力ポート５４０４及び５４０５の透過特性６６０４及び６６０５は、透過帯域内では平坦である。そして、２つの出力ポート５４０４及び５４０５の透過帯域の損失特性の間にはディップがなく、すなわちガード帯域によって使用できない波長が存在しない。
コヒーレント通信では、伝送されてきた波長の光信号と局部発振光源とを干渉させて電気信号を抽出する。その際、目的とする波長以外の光信号と局部発振光源との干渉により発生する電気信号は電気的なフィルタで除去可能である。従って、図６に示す出力ポート５４０４を通る透過特性６６０４と出力ポート５４０５を通る透過特性６６０５の重なりがあり、重なりのある帯域内の光信号が隣接する出力ポートに対して光信号の漏れ込みとなったとしても、それぞれの出力ポートを通る通信路の伝送特性に影響を及ぼさない。すなわち、合分波器５０は、コヒーレント通信においても、周波数特性の高効率化が可能であるという効果がある。
以上説明したように、第２の実施形態の合分波器５０は、第１の実施形態の合分波器と同様に、透過波長及び透過帯域幅が可変で、透過域の波長特性が平坦であり、かつ周波数の利用効率を高めることが可能である。そして、第２の実施形態の合分波器５０も、ＬＣＯＳやグレーティング、あるいはファイバコリメータ等を必要としない。その結果、小型かつ低価格な合分波器が実現されている。
また、以上の効果に加えて、第２の実施形態で説明した合分波器５０は、各出力ポートからのスペクトルに重なりを与えることも可能となる。その結果、ガード帯域を透過帯域に含ませることが可能となる。これにより、第２の実施形態で説明した合分波器５０は、周波数の利用効率が高い通信が可能な光ネットワークノードを提供できる。その結果、第２の実施形態の合分波器５０は、ＯＦＤＭ技術を採用した光通信システムにおいても、周波数を有効に活用可能な光ネットワークノードを実現できる。
さらに、第２の実施形態で説明した合分波器５０は、制御部による光可変減衰器の減衰量を自動的に制御することが可能である。従って、合分波器５０には、入力される光信号のレベルが変動しても、合分波器以降の光通信システムの特性に対する、光信号レベルの変動による影響を抑えることができるという効果もある。
また、図５に示した第２の実施形態の変形例として、すべての経路に光分岐部５５０２を配した構成も可能である。あるいは、図５の構成を、すべての経路に光分岐部５５０２及びそれと直列に光可変減衰器５５０１を配した構成としてもよい。すべての経路に光分岐部５５０２を配することで、任意の波長帯域を光結合部５３０４及び５３０５で共通に使用することができる。
［第３の実施形態］
続いて、本発明の第３の実施形態の合分波器について説明する。第３の実施形態の合分波器７０は、その基本的構成は第１及び第２の実施形態の通りであるが、カラーレス化も実現している。図７は、本発明の合分波器７０の第３の実施形態の構成を示す図である。合分波器７０は、光波長分離部７２００として波長周回性を有するＣｙｃｌｉｃ−ＡＷＧ（ｃ−ＡＷＧ）を用いている。ｃ−ＡＷＧは、複数の入力ポートを備え、ＷＤＭ信号を入力する入力ポートを変化させると、出力ポートから出力される波長が周回的に変化するデバイスである。波長周回性を備えたＡＷＧの構成及び動作の詳細は、例えば特許文献６に開示されている。第３の実施形態では、ｃ−ＡＷＧの入力ポート数が３ポートの場合について説明する。
図７における合分波器７０は、光分岐部７１００として１×２のＰＬＣベースの光スプリッタを３個（７１０１〜７１０３）備えている。そして、光波長分離部７２００は、同じくＰＬＣ構造の５０ＧＨｚ間隔４０ｃｈの分離が可能な３×４０のｃ−ＡＷＧである。光波長分離部７２０１は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに適合したチャネルを選択して分離できる素子である。光波長分離部７２０２は、光波長分離部７２０１に対して透過波長のピークを半周期（周波数で２５ＧＨｚ）ずらした素子である。さらに、光結合部７３００は、ＰＬＣ構造の５×１の光カプラが３２個で構成される。光波長分離部７２０１と７２０２の３つの入力ポートと４０個の出力ポートの関係は２つの間でほぼ同様であり、出力ポートからの選択される波長が互いに２５ＧＨｚずつずれている点のみが相違する。そして、それぞれの入力ポート１が１つの光分岐部７１０１の出力ポートに接続される。その他の入力ポートも同様に残りの光分岐部７１０２，７１０３の出力ポートに接続される。
合分波器７０の動作形態について説明する。入力ポート７００１には、波長がそれぞれλ１、λ２、λ３である光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が入力される。また、入力ポート７００２には、波長がλ２である信号Ｓ４が入力される。そして、入力ポート７００３には、波長がλ３である信号Ｓ５が入力される。ここで、光信号Ｓ１〜Ｓ５の波長λ１、λ２、λ３に対応する周波数は、この順に順次２５ＧＨｚずつ小さくなっているものとする。
光信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、光波長分離部７２０１又は７２０２を通過して、それぞれが出力ポート７４０１、７４０２、７４０３に出力される。光信号Ｓ４の波長はλ２であり、光信号Ｓ２と波長が等しい。
一方、光信号Ｓ４は、光波長分離部７２０１及び７２０２において、光信号Ｓ１〜Ｓ３と隣接したポートに入力される。そして、ｃ−ＡＷＧの機能によって、光信号Ｓ４は、光波長分離部７２０１又は７２０２の出力ポートにおいても、光信号Ｓ２に隣接した、光信号Ｓ１と同じポートから出力される。その結果、光信号Ｓ４は、出力ポート７４００においても、光信号Ｓ１と同じ出力ポート７４０１から出力される。すなわち、光信号Ｓ２が出力ポート７４０２から出力される場合には、光信号Ｓ４は出力ポート７４０１から出力される。
また、光信号Ｓ５の波長はλ３であり、光信号Ｓ３と波長が等しい。光信号Ｓ５の入力ポートは、光信号Ｓ１と光波長分離部７２０１及び７２０２において、光信号Ｓ３とは２ポート離れている。その結果、光信号Ｓ５は、ｃ−ＡＷＧの機能によって、光波長分離部７２０１又は７２０２の出力ポートにおいて光信号Ｓ１と同じポートから出力される。なぜならば、光信号Ｓ１の出力ポートは、光信号Ｓ３とは２ポート離れているからである。その結果、光信号Ｓ５は、出力ポート７４００においても、光信号Ｓ３とは２ポート離れた出力ポート７４０１から出力される。
従って、第１及び第２の実施形態で説明したように、第３の実施形態で説明した合分波器７０も、透過波長及び透過帯域幅が可変で、透過域の波長特性が平坦であり、かつ周波数の利用効率を高めることが可能である。そして、第３の実施形態の合分波器７０は、ＬＣＯＳやグレーティング、あるいはファイバコリメータ等を用いずに構成されている。このため、小型かつ低価格な合分波器が実現されている。
さらに、合分波器７０の構成は、本願発明に関連するｃ−ＡＷＧを使用したＷＤＭシステムに対し、第１及び第２の実施形態で説明した効果を奏する帯域可変機能を追加することを可能とする。すなわち、第３の実施形態の合分波器は、ｃ−ＡＷＧを用いて異なる波長帯の光信号を同一のＡＷＧで分波するというカラーレス動作を行う合分波器に、本願発明の合分波器を適用した実施形態を示すものである。
合分波器７０も、第１及び第２の実施形態の合分波器１０及び５０と同様に、入力された光信号を、出力ポートの透過帯域毎に分配して出力させることが可能である。
図１２は、第３の実施形態で説明した合分波器７０を用いた光ネットワークノード７１の構成を示す図である。光ネットワークノード７１には、光ファイバ通信路７２〜７４と送受信器７５〜７８が接続されている。光ファイバ通信路７２〜７４を伝送されてきた光信号は、光ネットワークノード７１の合分波器７０の７００１〜７００３に入力される。入力ポート７００１〜７００３に入力された光信号は、前述のｃ−ＡＷＧの波長分離動作によって、出力ポート７４０１〜７４０４に出力され、送受信器７５〜７８に送信される。ｃ−ＡＷＧのサイクリック機能により、異なる入力ポートから入力された同一の波長の信号を、それぞれ独立して異なる出力ポートに出力することが可能である。また、逆の動作である、送受信器７５〜７８から光ファイバ通信路７２〜７４への信号の送出も可能である。これらの動作により、合分波器７０は、光ネットワークノード７１として動作する。
［第４の実施形態］
図８は、本発明の合分波器の第４の実施形態の構成を示す図である。第４の実施形態の合分波器は、第１の実施形態で説明した合分波器の光結合部１３００として、光マトリクススイッチ部８３００を用いている。その結果、第４の実施形態の合分波器８０は波長特性及び帯域特性の遠隔制御を実現している。
図８の合分波器８０は、光分岐部８１００として１×３のＰＬＣで構成された光スプリッタを備える。光分岐部８１００は、入力ポート８００１から入力された光を３分岐して光波長分離部８２００に出力する。そして、光波長分離部８２００には、同じくＰＬＣで構成された２００ＧＨｚ間隔４ｃｈの分離が可能な１×４のＡＷＧを備える。波長分離部８２０２は、ＩＴＵ−Ｔグリッドに適合したチャネルを選択して分離できるＡＷＧである。波長分離部８２０１は、波長分離部８２０２に対し１／３周期となる−６７ＧＨｚだけ透過ピーク周波数をずらしたＡＷＧである。また、光波長分離部８２０３は、光波長分離部８２０２に対し＋６７ＧＨｚだけ透過ピーク周波数をずらしたＡＷＧである。
第４の実施形態においては、光波長分離部８２０１〜８２０３の合計１２個の出力ポートは、位相調整部８５０１〜８５１２に入力される。位相調整部８５００は、通過する光の位相を外部から制御する機能を備えたデバイスである。位相調整機能を備えたデバイスの構成は、例えば特許文献７に記載されている。位相調整部８５００は、通過する光の位相を調節して光マトリクススイッチ部８３００に入射する光の位相を光路毎に調整することで、各光路間の干渉を抑える。その結果、合分波器の透過特性の悪化が抑制される。ここで、制御部８７００は、制御線８７２０を経由して、位相調整部８５００を制御する。制御部８７００による位相調整部８５００の制御に関しては後で説明する。
位相調整部８５０１〜８５１２の出力は、１２×７の光マトリクススイッチ部８３００と接続される。光マトリクススイッチ部８３００の出力を出力ポート８４００とした。出力ポート８４００は、詳細には、光マトリクススイッチ部８３００の複数の出力８４０１〜８４０７で構成される。
特許文献８及び特許文献９は、光マトリクススイッチに関する技術を開示している。特許文献８は、マイクロミラーの傾きを連続的に制御することで光路を切り替えることが可能な、多チャンネル光スイッチを開示している。また、特許文献９は、導波路形光スイッチを複数組み合わせて構成された光マトリクススイッチを開示している。これらの特許文献に記載されているように、光マトリクススイッチは、外部からの電気信号により、入出力ポート間の光路を高速に切り替えることが可能である。
第４の実施形態においては、複数の導波路形光スイッチ８３０１を用いて、光マトリクススイッチ部８３００を構成した。各光スイッチ８３０１の分岐率は、個別に電気的に制御することが可能である。制御部８７００は、制御線８７１０を経由して、光マトリクススイッチ部８３００の光スイッチ８３０１を制御する。位相調整部８５０１〜８５１２から入力された光は、それぞれの光路上にある光スイッチ８３０１のいずれかで分岐されると、その分岐光の光路上にある出力ポート８４００に出力される。従って、各光スイッチ８３０１の分岐率を制御することによって、出力ポート８４００の１つに対して複数の入力ポートからの光を均一に出力させることが可能である。すなわち、光マトリクススイッチ部８３００により、アグリゲーション機能が実現される。例えば、図８の光マトリクススイッチ部８３００の内部の光路は、位相調整部８５０２、８５０６及び８５１０を透過した光が、光マトリクススイッチ部８３００の出力ポート８４０２に同時に出力される様子を示す。光スイッチ８３０１を制御することにより、光マトリクススイッチ部８３００への任意の入力光を、出力ポート８４００のうち特定のポートに出力することができる。
このように、光マトリクススイッチ部８３００を用いて光路を電気的に制御することにより、合分波器８０は、人手による光路のつなぎ換えが不要な帯域可変及び波長可変特性を実現できる。さらに、光マトリクススイッチ部８３００を用いてアグリゲーション機能を実現させることで、図１に示した光結合部１３００が不要となる。
第４の実施形態においては、出力ポート８４０１〜８４０７には、それぞれ出力モニタ部８６０１〜８６０７が接続されている。出力モニタ部８６０１〜８６０７は、出力ポート８４０１〜８４０７から出力される信号をモニタし、その結果を、制御線８７３０を経由してモニタ情報として制御部８７００へ出力する。そして、制御部８７００は、出力モニタ部８６０１〜８６０７から制御線８７３０を経由して入力される情報に基づいて、位相調整部８５０１〜８５１２を制御する。
例えば、出力モニタ部８６０１〜８６０７は、出力ポート８４０１〜８４０７から出力される光のスペクトルを測定し、その測定結果を制御部８７００に通知してもよい。または、出力ポート８４０１〜８４０７から出力される特定波長を波長可変フィルタを通して光強度を測定し、その測定結果を制御部８７００に通知してもよい。
そして、制御部８７００は、出力モニタ部８６０１〜８６０７から通知された測定結果に基づいて、各出力ポート８４０１〜８４０７におけるフィルタ特性が平坦化されるように位相調整部８５０１〜８５１２を制御する。ここで、位相の制御は常時行っても良いし、特定の周期で制御しても良い。
このような制御を行うことで、合分波器８０の出力の波長特性をさらに平坦に近づけることが可能になる。
あるいは、合分波器８０に入力される光がデジタル光信号である場合には、出力モニタ部８６０１〜８６０７は、出力ポート８４０１〜８４０７から出力される光信号の誤り率を測定し、その測定結果を制御部８７００に通知してもよい。
そして、制御部８７００は、出力モニタ部８６０１〜８６０７から通知された誤り率の測定結果に基づいて、例えば出力ポート８４０１〜８４０７から出力される信号の符号誤り率が所定の誤り率よりも低くなるように位相調整部８５０１〜８５１２を制御してもよい。ここで、符号誤り率をモニタする対象は、特定の出力ポートの出力信号であってもよいし、全ての出力ポートの出力信号であってもよい。
このような制御を行うことで、合分波器８０を通過する光信号の品質の低下を抑制することが可能になる。
以上説明したように、第４の実施形態で説明した合分波器８０も、透過波長及び透過帯域幅が可変で、透過域の波長特性が平坦であり、かつ周波数の利用効率を高めることが可能である。そして、第４の実施形態で説明した合分波器８０は、ＬＣＯＳやグレーティング、あるいはファイバコリメータ等を用いずに構成されている。このため、小型かつ低価格な合分波器が実現されている。
さらに、第４の実施形態の合分波器８０では、集積化に適した導波路形光スイッチで構成された光マトリクススイッチを使用することで、一層の低コスト化及びモジュールサイズの低減が実現できる。
第４の実施形態の合分波器は、Ｓｉ基板上にＰＬＣ素子での導波路設計を適用しＳｉ導波路にて作製することが可能である。各機能素子間は、Ｓｉ導波路を用いて接続される。Ｓｉ導波路の長さを最適化することで、低損失で平坦な波長選択フィルタ特性が実現可能である。ただし、長期劣化や環境温度変動による補正を考慮し、位相調整領域も集積してある。第４の実施形態の構成を集積した場合でも素子サイズは１ｃｍ角以下であり、モジュールの大幅な小型化が実現できる。
さらに、第４の実施形態においては、位相調整部８５０１〜８５１２は、出力モニタ部が出力する情報に基づいて、光波長分離部８２０１〜８２０３の各出力ポートを通過してきた光の位相を調整する。その結果、第４の実施形態の合分波器は、出力ポート８４００における出力レベルをより平坦に近づけたり、合分波器を通過する光信号の誤り率がより低くなるように制御したりすることも可能である。なお、位相調整部８５０１〜８５１２及び出力モニタ部８６０１〜８６０７を備え、出力モニタ部のモニタ情報に基づいて位相制御部８５０１〜８５１２が制御される構成を、第１〜第３の実施形態に適用することも可能である。
さらに、第４の実施形態の合分波器は、光合波部に代えて導波路形光スイッチで構成された光マトリックススイッチを用いているので、波長可変特性及び帯域可変特性を高速に制御することが可能である。なお、光マトリクススイッチ部８３００は、導波路形光スイッチで構成されたものに限られない。例えば、マイクロミラーで構成された光マトリクススイッチも高速な切り替えが可能であるので、マイクロミラーで構成された光マトリクススイッチを用いても、波長可変特性及び帯域可変特性を高速に制御することが可能である。
なお、図１１と同様に、第４の実施形態の合分波器８０も、他のノードから入力される光信号をさらの他のノードに分配する光ネットワークノードとして用いることが可能であることは明らかである。
以上、第１〜第４の実施形態では、特定の出力ポートと波長に関して図面を参照して説明した。しかし、これらは実施形態を示すものであり、本発明のスコープは特定のポート、ポート数あるいは波長に限定されるものではない。その他の出力ポートにおいても、第１〜第４の実施形態で説明した構成を適用することで、同様の効果が得られることは明らかである。また、本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の活用例として、以下の２つが考えられる。
１つは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の１つであるＷＤＭ−ＰＯＮへの適用である。これにより、ＷＤＭ−ＰＯＮのファイバ構成を維持しながら、ＯＦＤＭ技術を導入した大容量ＰＯＮシステムが容易に導入可能となる。
もう１つは、現在のＷＤＭを中心とする光ネットワークノードへの適用である。既存のノードで使われているＡＷＧなどの波長合分波器を本装置に導入することで、ＯＦＤＭ技術の導入による周波数効率の改善を実現できる。さらに、ＯＦＤＭ技術と既存の通信技術とを混在させての運用も可能である。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１０年６月２４日に出願された日本出願特願２０１０−１４３９５７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００１１】
１０、５０、７０、８０  光合分波器
１１、７１  光ネットワークノード
２１、７２〜７４  光ファイバ通信路
７５〜７８  送受信器
１０００、１００１、５００１  入力ポート
１１００、１１０１、５１０１  光分岐部
１２００、１２０１、１２０２、５２００、５２０１、５２０２  光波長分離部
１３００、１３０１、１３０２、１３０３・・・１３３２  光結合部
１４００、１４０１、１４０２、１４０３・・・１４３２  出力ポート
２１０１〜２１０６、２２０１〜２２０６  出力ポート
３００１〜３０３２  送受信器
３１０４、３１０５、３１０６、３２０４、３２０５  波長選択フィルタ特性
４６０５  波長特性の例
５３００、５３０４、５３０５  光結合部
５４０４、５４０５  出力ポート
５７００  制御部
５７１０、５７２０、  制御線
６６０４、６６０５  透過特性
７０００、７００１、７００２、７００３  入力ポート
７１００、７１０１、７１０２、７１０３  光分岐部
７２００、７２０１、７２０２  光波長分離部
７３００、７３０１、７３０２、７３０３  光結合部
７４００、７４０１、７４０２、７４０３、７４０４  出力ポート
８００１  入力ポート
８１００、８１０１  光分岐部
８２００、８２０１、８２０２、８２０３  光波長分離部
８５００〜８５１２  位相調整部
８３００  光マトリクススイッチ部
８３０１  光スイッチ
８４００〜８４０７  出力ポート
８６０１〜８６０７  出力モニタ部
８７００  制御部
８７１０、８７２０、８７３０  制御線
【図１】
2011162269.tif 000003
【図２】
2011162269.tif 000004
【図３】
2011162269.tif 000005
【図４】
2011162269.tif 000006
【図５】
2011162269.tif 000007
【図６】
2011162269.tif 000008
【図７】
2011162269.tif 000009
【図８】
2011162269.tif 000010
【図９】
2011162269.tif 000011
【図１０】
2011162269.tif 000012
【図１１】
2011162269.tif 000013
【図１２】
2011162269.tif 000014
【国際調査報告】
2011162269.tif 000015
2011162269.tif 000016
2011162269.tif 000017
2011162269.tif 000018
2011162269.tif 000019
2011162269.tif 000020